一種復(fù)合澆鑄硬質(zhì)合金柱釘壓輥及制造方法與流程

本發(fā)明屬于輥壓機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合澆鑄硬質(zhì)合金柱釘壓輥及制造方法。

背景技術(shù)：

為延長輥壓機(jī)的使用壽命，提高輥壓機(jī)的生產(chǎn)效率，有些廠家采取在輥套表面鑲嵌硬質(zhì)合金柱釘?shù)姆绞剑岣吡藟狠伒哪湍バ?，但在鑲嵌的過程中易造成輥套基體損壞，導(dǎo)致硬質(zhì)合金柱釘松動(dòng)、脫落。

現(xiàn)有在輥套上澆鑄硬質(zhì)合金柱釘時(shí)，1、硬質(zhì)合金柱釘固定不牢，在澆鑄過程中易脫落或位移，嚴(yán)重影響輥壓機(jī)的使用壽命，2、由于硬質(zhì)合金柱釘和基層的硬度相差很大(硬質(zhì)合金柱釘?shù)挠捕萮rc≥67，基層的硬度hrc≤55)，使用過程中基層磨損較快，很快就磨成凹坑，導(dǎo)致柱釘露出部分增加，柱釘易折斷，影響輥壓機(jī)的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決在輥套表面鑲嵌硬質(zhì)合金柱釘時(shí)，硬質(zhì)合金柱釘易從輥套中松動(dòng)、脫落，使輥套的使用壽命大大降低的不足，同時(shí)解決現(xiàn)有在輥套上澆鑄硬質(zhì)合金柱釘時(shí)，硬質(zhì)合金柱釘固定不牢，在澆鑄過程中易脫落或位移，以及硬質(zhì)合金柱釘和基層的硬度相差很大，使用過程中基層磨損較快，很快就磨成凹坑，導(dǎo)致柱釘露出部分增加，柱釘易折斷，嚴(yán)重影響輥壓機(jī)的使用壽命的不足，本發(fā)明提供一種復(fù)合澆鑄硬質(zhì)合金柱釘壓輥及制造方法，先將硬質(zhì)合金柱釘鑄在輥套的耐磨層中，然后在耐磨層內(nèi)部澆注內(nèi)層。

一種復(fù)合澆鑄硬質(zhì)合金柱釘壓輥，包括硬質(zhì)合金柱釘、耐磨層、內(nèi)層以及澆注過程中形成過渡層，硬質(zhì)合金柱釘通過鑄造的方法鑄在耐磨層中，和耐磨層成為一個(gè)整體。

為使輥套表面具有很高的耐磨性，心部具有較好的綜合性能，耐磨層采用含cr、mo、v、nb等特殊成分的高合金鋼，化學(xué)成分按重量百分比為：c：2.2-2.8％、v：5.5-6.5％、mo：5.5-6.5％、cr：3-4.0％、nb：2.5-3.5、si：0.7-0.9％、mn：0.5-1.0％、ni：0.3-0.6％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余為fe及不可避免的雜質(zhì)，內(nèi)層采用韌性較好的中碳合金鋼。

為保證壓輥的綜合性能，制造過程中必須反復(fù)進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，為防止高溫?zé)崽幚韺τ操|(zhì)合金柱釘組織及硬度的影響，硬質(zhì)合金柱釘使用鈷基碳化鎢硬質(zhì)合金或鈷基碳化鈦硬質(zhì)合金。

為保證輥套有足夠的耐磨性，同時(shí)又防止耐磨材料使用過多造成浪費(fèi)，耐磨層厚度為45-65mm。

過渡層的厚度為30-35mm。

硬質(zhì)合金柱釘?shù)闹睆綖?0-30mm，直徑過小使用中易折斷，直徑過大，成本增加，造成浪費(fèi)。

硬質(zhì)合金柱釘?shù)拈L度為硬質(zhì)合金柱釘直徑的1.1-1.3倍，硬質(zhì)合金柱釘?shù)闹睆叫r(shí)取大值，硬質(zhì)合金柱釘?shù)闹睆酱髸r(shí)取小值，具體在25-35mm。

由于硬質(zhì)合金柱釘通過鑄造的方法鑄在耐磨層中，相比鑲嵌工藝，硬質(zhì)合金柱釘和耐磨層的連接強(qiáng)度好，硬質(zhì)合金柱釘埋在耐磨層中的深度可減小。

硬質(zhì)合金柱釘伸出耐磨層的長度為硬質(zhì)合金柱釘直徑的0.2-0.25倍，根據(jù)具體使用條件確定。

一種復(fù)合澆鑄硬質(zhì)合金柱釘壓輥的制造方法，采用分層離心澆注的方法，首先將硬質(zhì)合金柱釘固定在固定圈中，澆注耐磨層，使硬質(zhì)合金柱釘和耐磨層凝固在一起，然后在耐磨層的里面澆注內(nèi)層。

為使耐磨層和內(nèi)層的組織結(jié)構(gòu)能平穩(wěn)過渡，增加耐磨層和內(nèi)層的結(jié)合強(qiáng)度，提高壓輥的使用壽命，在耐磨層澆注結(jié)束后1.7-2.2分鐘內(nèi)開始澆注內(nèi)層，在耐磨層和內(nèi)層之間形成一個(gè)30-35mm的過渡層，停止時(shí)間短，內(nèi)層對耐磨層的熔化過多，耐磨層的厚度減薄，影響產(chǎn)品的使用壽命，停止時(shí)間長，耐磨層已凝固，不易形成過渡層，失去過渡層的作用。

一種復(fù)合澆鑄硬質(zhì)合金柱釘壓輥的制造步驟如下：

1、固定硬質(zhì)合金柱釘

1)將硬質(zhì)合金柱釘固定在固定圈中；

2)將固定圈固定在金屬澆注模的內(nèi)側(cè)；

3)在固定圈的內(nèi)側(cè)涂涂料。

2、熔煉

1)秤重配比：按化學(xué)成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：將原材料加熱到400-450℃烘烤3.5-4.5h；

3)熔煉：將原材料加熱到1650℃，取樣分析并轉(zhuǎn)入精煉，精煉過程中加石灰和鋁粉脫氧，脫氧過程約15-25分鐘。

3、澆注

根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整合金組分含量達(dá)到規(guī)定范圍后，升溫到1680℃出鋼，待鋼溫降到1580℃時(shí)，澆注耐磨層，在耐磨層澆注結(jié)束后1.7-2.2分鐘內(nèi)澆注內(nèi)層，此時(shí)耐磨層外部已結(jié)晶凝固，內(nèi)部還處于液體狀態(tài)，使耐磨層和內(nèi)層部分熔合形成30-35mm厚度的過渡層。

澆注結(jié)束后，冷卻到890-910℃出模。

4、熱處理

待溫度冷卻到到490-510℃，進(jìn)爐保溫2-2.5h，然后升溫到790-810℃，保溫2-2.5h，再升溫到1100-1120℃，保溫1.5-2h，最后加熱至1340-1350℃，保溫1.5-2h，然后空冷。

通過熱處理并采取機(jī)械的方法使固定圈脫落，使硬質(zhì)合金柱釘與耐磨層在結(jié)構(gòu)上為一個(gè)整體。

5、精加工：按規(guī)定進(jìn)行精加工。

有益效果：

1、將硬質(zhì)合金柱釘鑄在耐磨層中，與耐磨層熔鑄成一個(gè)整體，有效地解決了現(xiàn)有硬質(zhì)合金柱釘易從輥套中松動(dòng)、脫落，大大提高了滾壓機(jī)的使用壽命。

2、耐磨層采用含cr、mo、v、nb等特殊成分的高合金鋼，硬度達(dá)到hrc63-65，耐磨性好，可有效防止因耐磨層早期磨損，導(dǎo)致硬質(zhì)合金柱釘松動(dòng)、脫落而影響滾壓機(jī)的使用壽命。

3、內(nèi)層采用韌性較好的中碳合金鋼，保證壓輥內(nèi)部有較好抗沖擊韌性和強(qiáng)度。

4、在耐磨層和內(nèi)層中間形成一個(gè)厚度為30-35mm的過渡層，使耐磨層和內(nèi)層組織和性能平穩(wěn)過渡，明顯提高滾壓機(jī)的使用壽命。

在同樣使用狀況下比表面鑲嵌硬質(zhì)合金柱釘?shù)膲狠伒氖褂脡勖岣?.8-2.2倍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明硬質(zhì)合金柱釘2固定在固定圈1中的徑向剖面圖。

圖2本發(fā)明澆注后的徑向剖面圖(含固定圈1)。

圖3本發(fā)明的徑向剖面圖。

圖中：1、固定圈；2、硬質(zhì)合金柱釘；3、耐磨層；4、內(nèi)層；5、過渡層。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

輥套直徑1200mm。

硬質(zhì)合金柱釘2使用鈷基碳化鎢硬質(zhì)合金。

耐磨層3化學(xué)成分按重量百分比為：c：2.2％、v：5.8％、mo：6.0％、cr：3.5％、nb：3.0、si：0.8％、mn：0.75％、ni：0.45％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余為fe及不可避免的雜質(zhì)，內(nèi)層4采用韌性較好的中碳合金鋼。

耐磨層3厚度為55mm。

硬質(zhì)合金柱釘2的直徑為25mm。

硬質(zhì)合金柱釘2的長度30mm。

硬質(zhì)合金柱釘2伸出耐磨層3的長度6mm。

采用分層離心澆注的方法，首先將硬質(zhì)合金柱釘2固定在固定圈1中，澆注耐磨層3，使硬質(zhì)合金柱釘2和耐磨層3凝固在一起，然后在耐磨層3的里面澆注內(nèi)層4。

制造步驟如下：

1、固定硬質(zhì)合金柱釘2

1)將硬質(zhì)合金柱釘2固定在固定圈1中；

2)將固定圈1固定在金屬澆注模的內(nèi)側(cè)；

3)在固定圈1的內(nèi)側(cè)涂涂料。

2、熔煉

1)秤重配比：按化學(xué)成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：將原材料加熱到400-450℃烘烤4h；

3)熔煉：將原材料加熱到1650℃，取樣分析并轉(zhuǎn)入精煉，精煉過程中加石灰和鋁粉脫氧，脫氧過程約20分鐘。

3、澆注

根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整合金組分含量達(dá)到規(guī)定范圍后，升溫到1680℃出鋼，待鋼溫降到1580℃時(shí)，澆注耐磨層3，在耐磨層3澆注結(jié)束后2分鐘內(nèi)澆注內(nèi)層4，此時(shí)耐磨層3外部已結(jié)晶凝固，內(nèi)部還處于液體狀態(tài)，使耐磨層3和內(nèi)層4部分熔合形成30-35mm厚度的過渡層5。

澆注結(jié)束后，冷卻到890-910℃出模。

4、熱處理

待溫度冷卻到到490-510℃，進(jìn)爐保溫2.25h，然后升溫到790-810℃，保溫2.25h，再升溫到1100-1120℃，保溫1.75h，最后加熱至1340-1350℃，保溫1.75h，然后空冷。

通過熱處理并采取切割的方法使固定圈1脫落，使硬質(zhì)合金柱釘2與耐磨層3在結(jié)構(gòu)上為一個(gè)整體。

5、精加工：按規(guī)定進(jìn)行精加工。

本實(shí)施例硬質(zhì)合金柱釘2硬度hrc69.1，耐磨層3的硬度hrc64.8，使用壽命提高2.13倍。

實(shí)施例2

輥套直徑1000mm。

硬質(zhì)合金柱釘2使用鈷基碳化鈦硬質(zhì)合金。

耐磨層3化學(xué)成分按重量百分比為：c：2.2％、v：5.5％、mo：5.5％、cr：3％、nb：2.5、si：0.7％、mn：0.5％、ni：0.3％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余為fe及不可避免的雜質(zhì)，內(nèi)層4采用韌性較好的中碳合金鋼。

耐磨層3厚度約為45mm。

硬質(zhì)合金柱釘2的直徑為20mm。

硬質(zhì)合金柱釘2的長度為25mm。

硬質(zhì)合金柱釘2伸出耐磨層3的長度5mm。

采用分層離心澆注的方法，首先將硬質(zhì)合金柱釘2固定在固定圈1中，澆注耐磨層3，使硬質(zhì)合金柱釘2和耐磨層3凝固在一起，然后在耐磨層3的里面澆注內(nèi)層4。

制造步驟如下：

1、固定硬質(zhì)合金柱釘2

1)將硬質(zhì)合金柱釘2固定在固定圈1中；

2)將固定圈1固定在金屬澆注模的內(nèi)側(cè)；

3)在固定圈1的內(nèi)側(cè)涂涂料。

2、熔煉

1)秤重配比：按化學(xué)成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：將原材料加熱到400-450℃烘烤3.5h；

3)熔煉：將原材料加熱到1650℃，取樣分析并轉(zhuǎn)入精煉，精煉過程中加石灰和鋁粉脫氧，脫氧過程約15分鐘。

3、澆注

根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整合金組分含量達(dá)到規(guī)定范圍后，升溫到1680℃出鋼，待鋼溫降到1580℃時(shí)，澆注耐磨層3，在耐磨層3澆注結(jié)束后1.7分鐘內(nèi)澆注內(nèi)層4，此時(shí)耐磨層3外部已結(jié)晶凝固，內(nèi)部還處于液體狀態(tài)，使耐磨層3和內(nèi)層4部分熔合形成30-35mm厚度的過渡層5。

澆注結(jié)束后，冷卻到890-910℃出模。

4、熱處理

待溫度冷卻到到490-510℃，進(jìn)爐保溫2h，然后升溫到790-810℃，保溫2h，再升溫到1100-1120℃，保溫1.5h，最后加熱至1340-1350℃，保溫1.5h，然后空冷。

通過熱處理并采取切割的方法使固定圈1脫落，使硬質(zhì)合金柱釘2與耐磨層3在結(jié)構(gòu)上為一個(gè)整體。

5、精加工：按規(guī)定進(jìn)行精加工。

本實(shí)施例硬質(zhì)合金柱釘2硬度hrc68.9，耐磨層3的硬度hrc63.4，使用壽命提高1.92倍。

實(shí)施例3

輥套直徑1500mm。

硬質(zhì)合金柱釘2使用鈷基碳化鎢硬質(zhì)合金。

耐磨層3化學(xué)成分按重量百分比為：c：2.8％、v：6.5％、mo：6.5％、cr4.0％、nb3.5、si0.9％、mn1.0％、ni0.6％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余為fe及不可避免的雜質(zhì)，內(nèi)層4采用韌性較好的中碳合金鋼。

耐磨層3厚度為65mm。

硬質(zhì)合金柱釘2的直徑為30mm。

硬質(zhì)合金柱釘2的長度為35mm。

硬質(zhì)合金柱釘2伸出耐磨層3的長度6mm。

制造步驟如下：

1、固定硬質(zhì)合金柱釘2

1)將硬質(zhì)合金柱釘2固定在固定圈1中；

2)將固定圈1固定在金屬澆注模的內(nèi)側(cè)；

3)在固定圈1的內(nèi)側(cè)涂涂料。

2、熔煉

1)秤重配比：按化學(xué)成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：將原材料加熱到400-450℃烘烤4.5h；

3)熔煉：將原材料加熱到1650℃，取樣分析并轉(zhuǎn)入精煉，精煉過程中加石灰和鋁粉脫氧，脫氧過程約25分鐘。

3、澆注

根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整合金組分含量達(dá)到規(guī)定范圍后，升溫到1680℃出鋼，待鋼溫降到1580℃時(shí)，澆注耐磨層3，在耐磨層3澆注結(jié)束后2.2分鐘內(nèi)澆注內(nèi)層4，此時(shí)耐磨層3外部已結(jié)晶凝固，內(nèi)部還處于液體狀態(tài)，使耐磨層3和內(nèi)層4部分熔合形成30-35mm厚度的過渡層5。

澆注結(jié)束后，冷卻到890-910℃出模。

4、熱處理

待溫度冷卻到到490-510℃，進(jìn)爐保溫2.5h，然后升溫到790-810℃，保溫2.5h，再升溫到1100-1120℃，保溫2h，最后加熱至1340-1350℃，保溫2h，然后空冷。

通過熱處理并采取切割的方法使固定圈1脫落，使硬質(zhì)合金柱釘2與耐磨層3在結(jié)構(gòu)上為一個(gè)整體。

5、精加工：按規(guī)定進(jìn)行精加工。

本實(shí)施例硬質(zhì)合金柱釘2硬度hrc68.8，耐磨層3的硬度hrc63.7，使用壽命提高2.09倍。